Mechanische Lager erklärt: Funktion, Typen und Anwendungen

Was ist ein mechanisches Lager?

Ein mechanisches Lager ist ein wichtiges Maschinenelement, das dazu ausgelegt ist, die Reibung zwischen beweglichen Komponenten zu reduzieren und relative Bewegung zu begrenzen, um den Betrieb zu glätten. Es gibt eine Vielzahl mechanischer Lager, deren Design für freie lineare Bewegung auf Wellen, für Drehbewegungen um feste Achsen oder für die Regelung der Vektoren von Arbeitskräften/-lasten geeignet sein kann, die auf Komponenten einwirken, um bestimmte Bewegungen zu verhindern.

Fast alle mechanischen Lager zielen darauf ab, die Reibung im Betrieb zu minimieren, um die gewünschte Bewegung zu erzeugen. Die einfachste Form sind Lagerflächen, die in ein Teil mit dem beweglichen Teil eingearbeitet sind. Sie variieren in Größe, Rauheit, Steuerfähigkeit und Position der Fläche.

Andere leicht zu findende mechanische Lager sind separate Geräte, die in Bearbeitungsmaschinen wie Fräsmaschinen oder Maschinenkomponenten eingebaut werden. Für die anspruchsvollsten mechanischen Lager, die für kritische Hochpräzisionsanwendungen verwendet werden, werden sie mit dem höchsten Stand der aktuellen Technologie gefertigt.

Wofür wird ein mechanisches Lager verwendet?

Eine breite Vielfalt an Designs mechanischer Lager ermöglicht das Entstehen verschiedener industrieller Bearbeitungsanwendungen mit hoher Leistung, maximaler Effizienz, zuverlässigem Betrieb und Ausrüstungshaltbarkeit. Mechanische Lager können bei radialer Rotation (Achsenrotation), kugelförmiger Rotation (Kugelgelenk), linearer Bewegung (Schublade) und Scharnierbewegung (Tür) helfen.

Fokussiert auf die Unterstützung rotierender Lasten können Drehlagern rotierende Wellen und Achsen in verschiedenen mechanischen Systemen halten. Sie können auch radiale oder axiale Lasten von der Quelle zur Struktur unterstützen und transportieren. Bei den meisten Lagertypen ist Schmierung vital, um die Lagerstruktur bei der Reibungsreduzierung im System zu unterstützen. Der gängigste Lagertyp, das Gleitlager, erfordert Schmierstoffe wie Öl oder Fett, da die Lager Kontaktflächen nutzen, um mit der rotierenden oder gleitenden Welle zu gleiten.

Verschiedene Typen mechanischer Lager

Mechanische Lager können klassifiziert werden, aber nicht beschränkt auf 6 weit verbreitete Typen: Gleitlager, Wälzlager, Fluide Lager, Magnetlager, Flexurlager.

● Gleitlager:

Ohne Wälzelemente bestehen Gleitlager nur aus Lagerflächen, die in einer Bohrung rotieren. Es gibt spezifische Designs und Anwendungen, darunter Buchsenlager, Hülsenlager, Lagerzapfen, Rillenlager und Verbundlager. Gleitlagermerkmale werden im nächsten Abschnitt besprochen.

● Wälzlager:

Wie der Name impliziert, befinden sich Wälzelemente wie Kugeln und Rollen mit kreisförmigem Querschnitt zwischen den drehenden und stationären Lagerringen, um Gleitreibung zu reduzieren. Kugellager und Rollenlager sind zwei weit verbreitete Stile. Erstere verwenden Kugeln als Wälzelemente, letztere zylindrische, kegelförmige, kugelförmige oder Nadelrollen. Rollenlager werden später detaillierter besprochen.

● Juwellenlager:

Juwellenlager sind Gleitlager, bei denen eine der Flächen aus glasartigem Material wie Saphir besteht, um Verschleiß und Reibung der Wellen zu verringern. Diese Lagerart rollt die Achse leicht exzentrisch, um Lasten zu tragen. Sie werden oft in mechanischen Uhren oder Uhrwerken verwendet, da die Fähigkeit, vorhersehbare Reibung zu reduzieren, die Ganggenauigkeit der Uhr sicherstellt.

● Fluide Lager:

Diese Lagerart ist ein berührungsloses Lager, da sie eine dünne Schicht Gas oder Flüssigkeit zur Lastunterstützung nutzen. Beispiel: Luftlager. Fluide Lager erzeugen einen Schmierkeil aus Flüssigkeiten durch Rotation. Sie können in hochpräzisen, höheren Last- und hohen Drehzahlanwendungen eingesetzt werden, wo Kugellager nicht verwendet werden können.

● Magnetlager:

Die Last wird durch das Magnetfeld bei einem Magnetlager getragen. Magnetlager haben sehr geringe Reibung und können ohne Schmierstoffe oder im Vakuum arbeiten. Dieser Lagertyp wird zunehmend in Motoren und Generatoren eingesetzt.

● Flexurlager:

Die Bewegung wird durch das Biegeelement getragen, wo ein Teil mit zwei anderen verbunden ist – wie ein Scharnier. Mit den richtigen Materialien und Design gefertigt, sind Flexurlager signifikant langlebig. Ein weiterer Vorteil ist die ideale Ermüdungsbeständigkeit. Andere Lager, die auf Wälzelemente basieren, können ermüden, wenn Kugeln oder Rollen gegeneinander abgeflacht werden.

Merkmale und Vorteile von Gleitlagern

Buchsenlager sind der am weitesten verbreitete Typ in der industriellen Bearbeitung unter den verschiedenen Gleitlagern. Gleitlager werden commonly an rotierenden oder gleitenden Wellen eingesetzt. Ohne Wälzelemente sind Gleitlager der einfachste und kosteneffizienteste Lagertyp.

Zudem sind Gleitlager leicht, haben aber gleichzeitig große Tragfähigkeit. Diese Vorteile machen sie zunehmend beliebt in einer Vielzahl von Motor- und Turbomaschinenanwendungen, wie Dampfturbinen oder Kompressoren. Gleitlager eignen sich auch für Wellen mit niedrigeren Drehzahlen, z. B. Propellerwellen von Schiffen oder viele gängige lineare, intermittierende Bewegungen, da sie kosteneffizient und effektiv sind. Die meisten Gleitlager erfordern Schmierstoffe zur Reibungsreduzierung, und einige werden mit eingebetteten Schmierstoffen gefertigt, wie der Kunststofftyp in der Lebensmittelverarbeitungsindustrie.

Wälzlager

Wälzlager können basically in Radiallager, Winkelkontaktlager und Axiallager unterteilt werden. Bei relativ leichten Lasten sind Kugellager ideal, während bei relativ schweren Lasten oder wenn Lasten beim Kurvenfahren wechseln können, ein Kegeltyp verwendet werden sollte.

Kugellager bestehen typischerweise aus Edelstahl oder Chromstahl und nutzen Kugeln, um zwischen den beiden Ringen zu trennen und zu wirken. Kugellager haben generally geringere Tragfähigkeit als Rollentypen, da Kugeln eine kleinere Kontaktfläche zu den Laufbahnen haben.

Ihre größte Stärke ist die Toleranz gegenüber Fehlausrichtung der Innen- und Außenringe. Rollenlager hingegen haben höhere Tragfähigkeit, besonders für radiale Lastanwendungen. Sie sind jedoch weniger geeignet für axiale Lasten. Typischerweise tragen weniger als die Hälfte der verschiedenen Wälzelemente in diesem Lagertyp den beträchtlichen Lastanteil, und die Außenlast wird während des Betriebs ständig unter den Rollen verteilt.